中心对称反磁性材料的隐性铁磁性

时间反演对称性 ($\mathcal{T}$) 破坏是铁磁性的标志，导致异常霍尔效应 (AHE) 和轨道磁性等现象。然而，在某些反磁性材料类中（如弱铁磁性材料或反变磁性材料），$\mathcal{T}$ 也可能被破坏，这些材料在空间反演下保持不变。鉴于这一与铁磁性的相似性，是否可以将此类非传统反磁性 (AFM) 状态表示为最简单的铁磁性，即仅包含一个磁性原子单元单元的铁磁性表示形式呢？我们展示了由于反极性晶格中自旋-轨道 (SO) 相互作用的特殊形式，这种表示是可能的。反演对称性约束了 SO 相互作用的形式，其在由 $180^{\circ}$ 旋转自旋 ($\mathcal{S}$) 与晶格位移 ${\bf t}$（连接两个反磁性耦合亚晶格）组合的对称操作 $\{ \mathcal{S}| {\bf t} \}$ 下保持不变。这就是中心对称反磁性材料的根本对称属性，它为使用广义布洛赫定理和转换到仅含一个磁性原子的局部坐标系提供了合理性。它自然解释了 AHE 和净轨道磁化的出现，并以电子 hopping 和 operate 在反磁性亚晶格之间的 SO 相互作用，以及控制 piezomagnetic response 的正交形变为变量，给出这些性质的透明表达式。该思想以二维方格、单斜 VF$_4$ 和 CuF$_2$ 以及具有rutile 结构的 RuO$_2$ 型材料为例进行了说明，这些材料均采用来自第一性计算的真实模型。